Análise numérica 3D de spray de etanol em câmara com contrapressão

• Autor(a) principal: Roberto Ribeiro Schor
• Data de Publicação: 2018
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFMG
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/1843/51952
• topic: Spray; OpenFOAM; Break-up; Engenharia mecânica; Automóveis - Ignição; Automóveis - Motores - Combustão; Automóveis - Motores - Sistemas de injeção eletrônica de combustível

Devido à preocupação com o meio ambiente as novas regulamentações de emissões automotiva estão cada vez mais restritivas. Consequentemente, estão sendo desenvolvidas novas tecnologias para se aumentar a eficiência dos motores de combustão. Uma das tecnologias para tal é a injeção direta, para substituir métodos antigos de injeção do combustível, que melhora dramaticamente a eficiência do motor quando se controla corretamente a combustão. Especialmente nos casos de ignição por compressão ou para estratificação da mistura, é de extrema importância o controle da mistura de ar e combustível. A formação da mistura de ar e combustível e, consequentemente a evolução do spray e a sua atomização, combinados com a difusão e evaporação desse combustível no ar, juntamente com os movimentosdoarnacâmaradecombustãosãoprocessosmuitoimportantesparacontrolar e otimizar a combustão. Como o acesso ótico à câmara de combustão é de difícil acesso ou proibitivo,devidoaoscustos,atécnicamaiscoerenteparaseanalisarosefeitosdoSpray na misturadearnacâmaradecombustãoéasimulaçãonumérica.Oobjetivodestadissertação é desenvolver e validar uma metodologia utilizando a Mecânica de Fluido Computacional (CFD) para modelar e analisar o spray de etanol gerado por um injetor automotivo, do tipo Pressure-Swirl em uma câmara com contrapressão utilizando o software de código abertoOpenFOAM.Ametodologiautilizandoosoftware OpenFOAMparasimularospray foi validada com dados experimentais para valores de contra pressões até 5 bar, para os quais os modelos implementados representam adequadamente o comportamento do spray de etanol. Para se determinar o tamanho de gota inicial do spray foram empregados os modelos Rosin Rammler e LISA e para descrever o break up secundário foram empregados os modelos Diwakar, KHRT e TAB em simulações de spray de etanol a pressões de 1 e 5 bar. Uma distribuição de tamanhos de gotas adequada foi determinada para o injetor empregado, e com ótima correlação com os dados experimentais a 1bar. Para o ciclo Otto usual, que até o momento final de injeção de combustível não atinge contrapressões acima de 5 bar, dentre os modelos avaliados nessa dissertação os que melhor representam o comportamento do spray ao longo do tempo de injeção são o modelo de atomização LISA em conjunto com o modelo de quebra secundária TAB e o modelo de distribuição de gotas Rosin-Rammler em conjunto com os modelos de quebra secundária KHRT ou TAB. Concluindo, para casos usuais de injeção em motores de ignição por centelha os modelos implementados nesse trabalho foram validados a partir de dados experimentais e podem ser utilizados em modelos mais complexos, como por exemplo um próximo passo pode ser a avaliação desse modelo em um domínio com malha móvel, para avaliar o efeito do spray na estrutura de fluxo.